双频激电法在贵州乌蒙山区杜家桥铅锌矿勘查中的应用

2023-01-17蒙应华王永泰杨仕欲

中国地质调查 2022年6期

蒙应华，王永泰，杨仕欲

（1.贵州省地质调查院，贵州贵阳 550081;2.贵州省地质物探开发应用工程技术研究中心，贵州贵阳 550081）

0 引言

杜家桥铅锌矿位于乌蒙山中部五指山地区，前人对其成矿模式、地质特征及找矿远景开展了综合研究，认为其产出特征与川滇黔地区铅锌矿相似，均属于低温热液型含硫化物矿床，主要含矿层位为震旦系灯影组和寒武系清虚洞组，具有较好的找矿前景[1-8]。2016年，中国地质调查局成都地质调查中心实施了“乌蒙山区地质矿产综合调查”项目，对该矿区开展了综合调查及评价，推进了矿区资源深度勘查的进度。受山区地形、地貌及高压线等因素干扰，物探技术手段受到限制，目前该区尚未运用综合物探方法开展相关研究，对矿区相关矿床的空间分布特征还不了解。双频激电法是寻找含硫化物矿床的有效物探勘查手段，已广泛应用于多金属矿勘查与评价中，尤其对铅锌矿勘查具有较好的效果。该方法具有装置轻便、工作效率高、极化率参数受地形及电磁波干扰小等特点，适用于复杂山区的矿产资源勘查[9-17]。为降低地形等不利因素及人文干扰的影响，采用双频激电法，以激电中梯方式开展扫面测量，对激电异常进行综合分析，再针对成矿有利区和激电异常区，利用对称四极测深进一步查明异常空间状态，推测成矿有利部位，为铅锌矿综合调查评价提供地球物理技术支撑。经钻探验证，取得了较好的找矿效果，可为类似山区复杂地形低温热液型硫化物矿床勘查提供借鉴。

1 地质特征

1.1 地层

图1 研究区地质略图及物探测线布设Fig.1 Geological map and geophysical line layout in the study area

1.2 构造

研究区大地构造位置位于特提斯—喜马拉雅与滨太平洋巨型构造域的结合部位，属扬子准地台西南缘。区域重力资料显示，该区基本受4条深断裂控制，西为紫云—垭都深大断裂，北为纳雍—息烽深大断裂，南为安顺—镇远深大断裂，东为遵义—贵阳SN向断裂。其中，紫云—垭都深大断裂和纳雍—息烽深大断裂与研究区成矿关系尤为密切。

研究区构造较复杂，褶皱和断裂多呈NE向和NW向，背斜呈宽缓状，多数被断裂破坏，是区内铅锌矿的重要控矿构造，铅锌矿化点产出于背斜近轴部[18]。

1.3 矿体特征

研究区铅锌矿主要含矿层位为震旦系灯影组和寒武系清虚洞组。矿体有断裂型矿体和断裂旁侧似层控型矿体2种产出类型。

（1）矿石矿物成分。矿石矿物主要为方铅矿，其次为闪锌矿，脉石矿物有黄铁矿、石英、白云石、重晶石。矿石矿物与脉石矿物共生，组成不同的矿物组合。

（2）矿石结构构造。矿石具有他形晶显微粒-粗粒结构、溶蚀交代结构、压碎结构等，呈浸染状、细脉状、网脉状、团块状构造。

（3）矿石类型。矿石主要为浸染状、角砾状及细脉状，以稀疏浸染状矿石为主，其次为星点状矿石。按氧化程度，分为氧化矿石、混合矿石和硫化矿石，以硫化矿石为主。

（4）矿体围岩及围岩蚀变。矿体围岩为灯影组白云岩，近矿围岩蚀变有白云石化、硅化、重晶石化、黄铁矿化，次生蚀变有褐铁矿化。

2 地球物理特征

岩（矿）石的电性差异是物探工作的地球物理前提。根据研究区地质特征，采用对称小四极泥团法对研究区7个主要岩性单元及铅锌矿化新鲜露头进行了现场测定，获得电阻率和极化率参数270组，具体统计结果见表1。

表1 研究区岩（矿）石电性参数统计结果

由表1可知，研究区铅锌矿化与围岩存在明显的电性差异。就极化率而言，铅锌矿化极化率最高可达6.77%，平均值为4.96%，是其围岩极化率的2～5倍，表现为高极化特征，铅锌矿化表现出的高极化特征应为铅锌矿化中含硫化矿物或伴生黄铁矿所致; 就电阻率而言，铅锌矿化平均电阻率相对较低，仅为950.25 Ω·m，是其围岩电阻率的1/2～1/5，表现为低阻特征。铅锌矿化的低阻高极化特征，具备了开展物探双频激电法间接查找铅锌矿的地球物理前提[18]。

3 野外工作方法

3.1 仪器设备

野外观测采用湖南继善高科技有限公司研制的SQ-3C双频道轻型激电仪。该仪器是一种频率域激发极化仪器，将发送高、低2种频率的电流信号合成为特殊波形，同时向地下发送，并由配套的接收机接收，通过供入地下的电流信号激励大地介质，利用地下岩体与矿体之间不同的激电频谱特征和差异，达到找矿的目的，可广泛应用于铜、铅、锌、铁等矿产资源勘探及地下水资源调查[10-17]。采集的参数主要为供电电流I、电位差ΔVMN和视极化率[9]。

3.2 测线布设

根据研究区地形及地物条件，沿近似垂直的断裂布设NW向激电中梯测线26条，测网网度为100 m×20 m，即线距为100 m，点距为20 m，测线长380～1 500 m，供电极距AB=1 200 m，MN中心点为测量记录点，长度>800 m的剖面采取分段重叠测量方式。在激电中梯成果的基础上，在成矿有利区的激电异常部位布设激电测深点12个。物探测线布设见图1。

3.3 装置类型及工作方法

采用双频激电中梯装置和对称四极测深装置开展综合勘探，结合研究区地质、老硐调查等资料[18]，进一步了解异常特征及空间形态。

3.3.1 激电中梯

将供电电极A、B固定，测量电极M、N在AB中部2/3段逐点测量，记录点为M、N的中心点O（图2）。当向地下供入稳定直流电时，测量电极M、N可测得一次场电位差ΔV1和由地下介质的激发极化特性而产生的二次场电位差ΔV2，通过剖面逐点来回测量，从而达到了解电性分布情况的目的[3-4]。经现场试验，选用异常特征反映较好、信号较稳定的2个频点（4 Hz与4/13 Hz）及电极距MN=40 m开展野外作业。

图2 激电中梯工作原理Fig.2 IP middle ladder working principle diagram

3.3.2 对称四极测深

敷设电极时，保持AM=NB，通过逐次改变AB和相应MN极距的大小，测量记录点O不同深度的视电阻率和视极化率（图3）。按表2排列进行观测，AB极距较小时，主要反映浅部地电信息，AB极距较大时，主要反映深部地电信息[3]，由此研究该测深点不同深度的地质断面电性情况。移动AB和MN采用往返跑极的方式依次完成各点测量，工作效率得到了较大提高。

图3 对称四极测深工作原理Fig.3 Symmetrical quadrupole sounding working principal diagram

表2 对称四极测深观测排列表

4 数据处理方法

4.1 数据处理与成图

（1）激电中梯。将原始数据录入电脑，将数据与剖面点线号坐标相对应进行地形校正。根据装置类型对数据进行K值复核，再应用相关理论公式，结合Excel软件由各测点的供电电流和电位差计算出相应的视电阻率和视极化率参数。

（2）激电测深。K值复核后，根据“由已知到未知”的勘探原则，通过已知点试验，得出计算深度系数和各测点海拔高程，并计算出相应测点不同深度的视电阻率和视极化率参数。

（3）图件绘制。利用Surfer软件和MapGIS软件绘制相应的平面等值线图及断面图。

4.2 异常圈定

为区分矿化体引起的激电异常，首先对所测数据进行统计分析，按一定比例抽取具有代表性的激电异常两侧背景区的视极化率。然后按相应的公式进行计算，得到本次工作视极化率平均背景值为1.07，异常下限值为1.8，等值线间隔为0.4%。

5 异常推断解释

5.1 激电中梯扫面推测解译

激电中梯平面异常推测解释成果如图4所示。视极化率异常主要集中分布于研究区SW部和NE部。根据视极化率值的大小及等值线形态特征，初步圈定了8个激电中梯异常，分别为J1、J2、J3、J4、 J5、J6、J7、J8。

根据研究区铅锌矿成矿条件及岩（矿）石物性特征，该区能引起激电中梯异常的异常源应为含硫化矿物或黄铁矿化。由图4可知，激电中梯异常J1、J5、J8表现出明显的低阻高极化特征，其视极化率最高达4.77%，视电阻率为500 Ω·m左右，且有带状串联趋势，非常具有找矿意义。

激电中梯异常J1位于研究区南部L1～L6号剖面的1～21号测点之间，异常呈块状展布，沿轴向长约500 m，宽约400 m，规模较大; 激电中梯异常J5位于研究区中部L12～L16号剖面的16～23号测点之间，异常呈NE向条带状展布，沿轴向长约200 m，宽约100 m; 激电中梯异常J8位于研究区东部边缘L20～L22号剖面的1～18号测点之间，异常呈片状展布。

结合研究区地质资料，该区主要出露震旦系灯影组和寒武系明心寺组—金顶山组，局部出露牛蹄塘组，且发育NW向与NE向多组断裂，构造较复杂，具备较好的铅锌矿成矿地质背景。再结合激电中梯异常J5和老硐LD01、LD02调查资料，推测激电中梯异常J1、J5、J8应为隐伏地层含硫化矿物或黄铁矿化引起的矿致异常，且与断层关系密切。

图4 激电中梯平面异常推测解释成果Fig.4 Interpretation diagram of IP middle ladder plane anomalies

5.2 对称四极测深推测解译

根据激电中梯扫面成果，按照“由已知到未知”的勘探原则，再结合老硐LD01、LD02调查资料，优先选择激电中梯异常J5布设对称四极测深验证工作，进一步查明激电中梯异常J5在深部空间的变化情况。

对称四极测深综合断面推测解释成果如图5所示。根据图5（a）（b）视极化率值、视电阻率大小及等值线形态特征，初步圈定了2个激电测深异常（M1、M2）和1条隐伏断层（图5（c））。

图5 对称四极测深综合断面推测解释成果Fig.5 Interpretation diagram of symmetrical quadrupole sounding composite plane

（1）M1激电测深异常。该异常位于D3～D7号测点1 325～1 465 m标高处，呈花生壳状，视极化率最大值为3.13%（图5（a））。在视电阻率断面图中,表现为中高阻，视电阻率为300～1 000 Ω·m（图5（b））。根据地质资料，地表出露明心寺组—金顶山组粉砂岩和石英砂岩，深部为灯影组白云岩。结合岩（矿）石物性资料，推测对应的中高阻异常应由深部灯影组白云岩引起，视极化率异常应由含硫化矿物或黄铁矿化引起。由于硫化物或黄铁矿化与铅锌矿关系密切，故解译为矿致异常。

（2）M2激电测深异常。该异常位于D8～D11号测点之间，呈多峰值竖直条带状，异常规模相对较大，视极化率最大值为3.54%（图5（a））。在视电阻率断面图中，视电阻率表现为中低阻、低阻，为一明显的低阻高极化异常（图5（b））。老硐调查资料显示，M2激电测深异常在标高1 350 m处的视极化率峰值点与LD01、LD02见矿深度位置吻合较好，推测M2激电测深异常应为灯影组铅锌矿所含硫化矿物或黄铁矿化引起，解译为矿致异常，其异常表现的多峰值点应与局部硫化物或黄铁矿化含量有关。

（3）隐伏断层。由图5（b）可以看出，D1～D10号测点标高1 450 m至深部，视电阻率主要表现为中高阻、高阻异常，D11、D12号测点由深部至地表则表现为低阻，视电阻率等值线呈高—低梯度变化特征，故推测应存在1条倾向为SW向的隐伏断层F，这与地质资料及LD01、LD02显示的断层F15基本一致（图5（c）），该推测断层F与断层F15应为同一断层。

5.3 钻探验证

物探工作结束后，选择D6号测点，实施斜孔ZK101进行验证，孔深367.10 m。由图5（c）可知，该钻孔共揭露5个矿体，矿体主要为似层控型。揭露矿体均与物探激电异常峰值部位对应较好，尤其在钻探深310 m时揭露的Ⅰ号矿体,与M2激电测深异常在标高1 250 m处的峰值部位对应较好，揭露矿体厚度达4.25 m，且激电异常基本反映了矿体形态特征。M1激电测深异常在标高约1 440 m 的峰值处,与钻探揭露的Ⅴ号矿体相对应，矿体厚0.97 m。钻探在190 m处揭露了Ⅲ号矿体和Ⅳ号矿体，均与M2激电测深异常约1 360 m标高位置的异常峰值有较好对应关系，矿体厚度分别为1.24 m 和1.86 m，表明物探圈定的激电异常通过钻探工作得到了较好验证。